施工導流計算

1、某水利樞紐工程施工導流建筑物為5級，根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范SL303-2004初步確定導流標準為5年一遇（P=20%）,5年一遇枯水期洪峰流量為80m3/s，洪水歷時為24小時；采用全段圍堰（擋枯水期洪水）泄洪洞導流圍堰為不過水土石圍堰,初步確定泄洪洞底高程663m寬4-6m，高5-7米，洞長400米；試根據(jù)擬定的泄洪洞尺寸計算堰前最高水位及最大下泄流量。 假設(shè)泄洪洞底坡為0.005，出口為自由出流。分析：Z-V關(guān)系曲線（或Z-F關(guān)系曲線）；洪水標準及相應設(shè)計洪水過程線；擬定的泄洪建筑物型式與尺寸，并推求q-V關(guān)系；水庫汛期的控制運行規(guī)則；初始邊界條件（包括起調(diào)水位、初始庫容、初始下

2、泄流量）。水位庫容關(guān)系曲線表庫水位庫容庫水位庫容(m)（萬m3）(m)（萬m3）661.216805566621.5681633663268271866446838096658684907666146851011667246861125668376871248669546881382670756891526671100690168067213169117706731666922035674206693224067525169424626763016952701677357696296867841869732686794840查魏璇主編水利水電工程施工組織設(shè)計指南中隧洞導流水力計算水位-泄量關(guān)系

3、。解：1.根據(jù)題意及條件繪制Z-V關(guān)系曲線如下圖2.洪水標準及洪水過程線洪水標準（P=20%）T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s)009781816151066191121511562083301248215443134222355314342326651528241775162488017203. 擬定的泄洪建筑物型式與尺寸及相應得水力計算，并推求q-V關(guān)系該泄洪建筑物為矩形泄洪洞，擬定其寬為5m，高為5m，泄洪洞底高程663m，過水面積A=25m²。因為隧洞為自由出流判別式如下：無壓流 H/D<1.2有壓流 H/D>1.5 半有壓流或半有

4、壓與有壓交替的不穩(wěn)定流 1.2<H/D<1.5 式中 H-從隧洞進口斷面底部算起的上游水頭，m。D-洞徑（圓形）或洞高（矩形），m。上述判別條件僅供初步判別時參考使用，重要的工程應通過實驗驗證。臨界底坡的計算可由均勻流方程和臨界水深水力關(guān)系式聯(lián)立求解而得。當h0=hc時，A0=Ac，C0=Cc，R0=Rc，i=hc。Q=AcCcRcicQ2g=Ac3Bc以上兩式聯(lián)解可得：ic=gCc2cBc=9.81×151×83.792×5=4.19×10-3又i=0.005>ic=0.004 則底坡為陡坡，泄洪能力不受洞長的影響，（1）水力計算：

5、當0H6m時，H/D<1.2此時為無壓流；短洞水力計算：Q=smb2gH32 (s=1,m=0.33)式中b-矩形斷面寬度（當過水斷面為非矩形時，b=khk）,m;hk-臨界水深，m；k-相應臨界水深時的過水斷面面積，m2；H-從隧洞進口斷面底板高程算起的上游水頭，m；m-流量系數(shù)(一般取0.320.36)；s-淹沒系數(shù)。短洞水力計算結(jié)果見下表：H（m）123456Q(m3/s)7.31 20.67 37.98 58.47 81.71 107.41 當6H7.5m時，1.2<H/D<1.5此時半有壓流或半有壓與有壓交替的不穩(wěn)定流；過水能力的計算式：Q=2g(H-D) (=0.

6、576,=0.715)式中-為隧洞斷面面積，D-為隧洞高度，m；、-流量系數(shù)和洞口收縮系數(shù)，見下表。隧洞流量系數(shù)和洞口水流收縮系數(shù)隧洞進口形式隧洞進口形式走廊式0.5760.715錐體邊墻的喇叭式0.6250.735衣領(lǐng)式0.5910.726潛沒邊墻喇叭式（=30o）0.6700.740計算結(jié)果見下表：H（m）6.577.5Q(m3/s)109.09 118.04 126.37 當H7.5m時，H/D>1.5此時為有壓流。自由出流：Q=2g(H-hp) (=0.68,hp=0.5D)式中-流量系數(shù)；-隧洞出口斷面面積，m2H-上游水頭，m；hp-隧洞出口斷面水流平均勢能，m。令hp=D

7、, =0.50.85，若出口水流直接入大氣，則=0.5，若出口是水平擴散段，則=0.85，若出口是斜坡擴散段，則=0.50.85。當隧洞沿程不變，流量系數(shù)為：=11+2gC2L4R=11+1+2×9.81×40083.792×4×1.67=0.68C=1nR1/6=10.013×1.671/6=83.79m1/2/s式中-從進口到出口局部損失系數(shù)之和，可查有關(guān)的水力計算手冊或根據(jù)模型實驗確定；C-謝才系數(shù)；R-水力半徑，m；L-隧洞總長，m。計算結(jié)果見下表：H（m）89101112131415161718Q(m3/s)176.60 191.98

8、 206.22 219.54 232.09 244.00 255.36 266.23 276.67 286.74 296.46 根據(jù)有壓流，無壓流，半有壓的狀態(tài)，得出不同水頭對應的相應出流量q。某水力樞紐的q=f(V)關(guān)系計算表如下：某水庫q=f（v）關(guān)系計算表庫水位Z(m)663664665666667668669總泄量q(m3/s)07.3120.6737.9858.4781.71107.41庫容(萬m3)24814243754庫水位Z(m)669.5670670.5671672673674總泄量q(m3/s)109.09118.04126.37176.60191.98206.22219.54庫容(萬m3)657586100131166206庫水位Z(m)675676677678679680681總泄量q(m3/s)232.09244.00255.36266.23276.67286.74296.46庫容(萬m3)251301357418484556633-由于泄洪隧洞無閘控制，起調(diào)水位與防洪限制水位取與洞底齊平，663.00m。相應的庫容為2萬m3，下泄量與為零。通過洪水過程線計算時段平均的入庫流量和時段平均入庫水量。又根據(jù)12Q1+Q2t-12q1+q2t=V2-V1 和 q=f(v) 逐時段試算下泄過程q-t。從上表中第1欄，第2欄，可繪